應(yīng)用領(lǐng)域： 非晶，納米晶及其它軟磁材料性能測(cè)量 挑 戰(zhàn)： 使用NI 的虛擬儀器枝術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品研制出可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)磁特性測(cè)的測(cè)試設(shè)備，使得原來(lái)昂貴的設(shè)備投資得以大幅度降低，且能獲得十多項(xiàng)測(cè)試結(jié)果，使國(guó)內(nèi)軟磁材料的測(cè)量現(xiàn)狀得以迅速改變。 應(yīng)用方案： ①采用波形記憶法進(jìn)行快速測(cè)量。 ② 采用NI公司的LabVIEW設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行虛擬儀器的面板和程序設(shè)計(jì)。 ③ 采用NI公司的NI5102 示波器卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 使用產(chǎn)品： NI5102 示波卡，（帶寬20M，8 位精度） 及功能齊全的LabVIEW 軟件 介 紹： 軟磁產(chǎn)品的特性測(cè)試項(xiàng)目很多，一般單臺(tái)儀器很難完成眾多的測(cè)試，否則儀器造價(jià)非常昂貴，一般生產(chǎn)廠家，普通生產(chǎn)車(chē)間和質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)很難用得起高達(dá)6-7 萬(wàn)美金的設(shè)備，只能使用簡(jiǎn)單的電感測(cè)試儀來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品，不能全面的評(píng)估產(chǎn)品，無(wú)法提供全面的設(shè)計(jì)參數(shù)，制約著新一代磁性材料——非晶、納米晶磁性材料的產(chǎn)發(fā)展。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及由此而產(chǎn)生的虛擬儀器枝術(shù)，一種功能強(qiáng)大的LabVIEW 圖形化編程軟件問(wèn)世及應(yīng)用，使得一臺(tái)儀器只須信號(hào)傳感、轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集裝置外，其他部分都可以在計(jì)算的屏幕上造出來(lái)，滿足你的各種需要。這無(wú)疑大大降低了儀器造價(jià)，增加儀器的功能，“交流B-H曲線測(cè)試儀”就是沿著這種思路實(shí)現(xiàn)的。 ㈠ 原理、特點(diǎn)、性能 交流B-H 測(cè)試儀是基於虛擬枝術(shù)觀念而開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟磁材料交流動(dòng)態(tài)特性測(cè)試設(shè)備。它的基本原理是電磁定義，在磁芯上繞制初級(jí)次級(jí)線圈，對(duì)初級(jí)線圈施加電流使之產(chǎn)生磁場(chǎng)H，同時(shí)測(cè)量次級(jí)線圈電壓，將其換算成磁感應(yīng)強(qiáng)度B，再求出它們之間的各種關(guān)系，這些關(guān)系反映出該被測(cè)磁芯的各種性能。 原理方框圖如下： [align=center][IMG=原理框圖]/uploadpic/tech/2007/8/2007080110131444087Y.jpg[/IMG] 原理框圖[/align] 從原理框圖可知它結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，方波信號(hào)源及功率放大是用來(lái)激勵(lì)磁芯，數(shù)椐采集是采集被激勵(lì)的信號(hào)，虛擬儀器就是將采集到的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算最后輸出各種結(jié)果。 ⒈ 特點(diǎn)： ⑴ 采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62044-3 所推薦的波形記憶法，因?yàn)閮H須一個(gè)周期的信號(hào)這樣就可對(duì)磁芯進(jìn)行快速測(cè)量，以免發(fā)熱影響測(cè)試結(jié)果。 ⑵ 采用方波作信號(hào)源更符合應(yīng)用實(shí)際。 ⑶ 單線圈測(cè)量對(duì)樣品制作更簡(jiǎn)單。 ⑷ 在施加信號(hào)的過(guò)程中能實(shí)時(shí)獲得所施的磁場(chǎng)強(qiáng)度H 和磁感應(yīng)強(qiáng)度B。 ⑸ 儀器設(shè)有標(biāo)定功能，可根椐標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm和矯頑力HC 及功耗進(jìn)行標(biāo)定。 ⑹ 不僅輸出‘波形測(cè)量法’的結(jié)果也給出‘矢量測(cè)量法’的結(jié)果。 ⑺ 給出磁滯迴線垂直程度垂直角參數(shù)，以便直觀判別磁放大器的關(guān)斷性能。 ⑻ 虛擬儀器的屏幕對(duì)象友好，人機(jī)對(duì)話充分。 ⑼一旦儀器出現(xiàn)故障可在錯(cuò)誤公告欄中公告出錯(cuò)信息。 ⒉ 儀器的基本性能指標(biāo) ⑴ 信號(hào)源：220v交流輸入，200w，方波，頻率從10Khz 到150Khz連續(xù)可調(diào)，信號(hào)峰-峰電壓從5v到110v 連續(xù)可調(diào)。 ⑵ 數(shù)椐采集卡：采用美國(guó)NI公司原裝進(jìn)口，NI 5120 卡，220v交流供電，帶寬20M，精度8 位。 ⒊ 儀器可提供多達(dá)20 項(xiàng)的測(cè)試或計(jì)算結(jié)果，分三類： 第一類 ‘波形測(cè)量法’結(jié)果： ⑴ B，H 原始波形圖。 ⑵ 磁滯回線圖 ⑶ 最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm ⑷ 乘磁Br ⑸ 直方比Br/B ⑹ 最大磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm ⑺ 矯頑力Hc ⑻ 磁通量2φm ⑼ 適用功率φm×Wa ⑽ 面積乘積Wa×Ae ⑾ 材料每立方米在方波及正弦波工作時(shí)損耗PCV（KW/m3） ⑿ 材料每公斤在方波及正弦波工作時(shí)損耗PCm（KW/Kg） ⒀ 被測(cè)磁芯方在波及正弦波在損耗PC（mw） 第二類 ‘矢量測(cè)量法’ 結(jié)果： ⑴ B和H 的相位角α ⑵ 彈性磁導(dǎo)率μ’ ⑶ 損耗磁導(dǎo)率μ” ⑷ 最大磁導(dǎo)率μa ⑸ 電感磁導(dǎo)率μL ⑹ 絕對(duì)磁導(dǎo)率｜μ｜ 第三類：磁滯回線的垂直角β及HC 附近的導(dǎo)磁率μβ ⑴ 垂直角β ⑵導(dǎo)磁率μβ ㈡ 儀器安裝 ⒈硬件安裝：見(jiàn)上圖： ⒉軟件安裝 ① 先安裝LabVIEW 軟件 ② 安裝數(shù)據(jù)采集軟件 ③ 安裝應(yīng)用軟件 ㈢ 認(rèn)識(shí)與調(diào)試 ⒈首先閱讀一些LabVIEW 的基礎(chǔ)知識(shí) ⒉打開(kāi)交流B-H曲線測(cè)試儀的測(cè)試軟件“B-H 中文版-2”，你會(huì)看見(jiàn)如圖1、圖2 所示的屏幕圖象： [align=center] 圖1 圖2[/align] 這圖象中包含很多內(nèi)容（計(jì)算語(yǔ)言中稱為對(duì)象）大致分為 ① 波形調(diào)節(jié)與控制 ② 波形顯示 ③ 參數(shù)輸入 ④ 測(cè)試結(jié)果；中間結(jié)果 ⑤ 儀器標(biāo)定 ⑥ 錯(cuò)誤信息公告欄。 ⑦ 示波屏的水平調(diào)節(jié) ⑧ 目的是要使屏幕出現(xiàn)兩個(gè)週期的波形。 ⒊ 調(diào)試 ① 了解原始輸入波形的顯示屏：見(jiàn)圖3 [align=center] 圖3[/align] ② 原始輸入波形顯示屏上方有三個(gè)顯示框分別標(biāo)記成‘頻率’，‘週期’，和‘采樣間隔’。在測(cè)試過(guò)程中能實(shí)時(shí)顯示出來(lái)以便實(shí)時(shí)控制。圖中方波是輸入的原始波形，實(shí)際己衰減10 倍，微分波是磁場(chǎng)強(qiáng)度波形，未經(jīng)衰減，橫座標(biāo)是時(shí)間軸，單位是μs，縱軸是電壓軸單位是V，是以方波大小來(lái)刻度的，水平調(diào)節(jié)只有‘采樣點(diǎn)數(shù)’和‘采樣率’需要輸入，用‘手指形’操作工具將框內(nèi)的數(shù)字加以改變，使屏幕波形保證出現(xiàn)，兩個(gè)週期，對(duì)於100Khz測(cè)試，此數(shù)取2500 。對(duì)取100.00E+6 次/ 秒， （每10ns 一次）。設(shè)采樣點(diǎn)數(shù)為M，采樣率為P （單位106 次/秒） ，測(cè)試頻率為F （單位103hz/秒） ，則M＝ （P/F）×2500。以數(shù)值M 設(shè)置的采樣點(diǎn)數(shù)能使屏幕波形出現(xiàn)兩個(gè)週期。 ③示波屏的垂直調(diào)節(jié)，對(duì)屏幕進(jìn)行刻度，使波形在屏幕上的位置適當(dāng)。 對(duì)圖 1 的Y 軸用‘手指形’操作工具對(duì)其進(jìn)行刻度設(shè)置，上述‘幅度范圍’數(shù)值指的是±30v，框中的數(shù)值也是使用‘手指形’操作工具對(duì)其進(jìn)行數(shù)值設(shè)置，大小視輸入波形的幅度而定。 圖中的設(shè)置值P 要與配合使用，設(shè)探頭衰減系數(shù)為K，設(shè)置時(shí)最好使P＝K。以大幅度輸入的那道為標(biāo)準(zhǔn)。 令幅度范圍的值為R，最好使R/P≥2。 測(cè)量到的電壓等數(shù)值會(huì)在磁滯回線顯示屏幕的上方用數(shù)字方式顯示出來(lái)。 ㈣ 測(cè)試與標(biāo)定 ⒈ 了解磁滯回線顯示屏幕，見(jiàn)圖4。 [align=center] 圖4[/align] 上面兩個(gè)框分別顯示出磁感B和磁場(chǎng)H的數(shù)值，以及該數(shù)值對(duì)應(yīng)的信號(hào)電壓幅度（峰－峰值）和它們所用探頭的衰減系數(shù)，圖中顯示磁感B 道（ch0 道）的衰減系數(shù)為10，表明信號(hào)衰減了10倍，而磁場(chǎng)H 道（ch1 道）的衰減系數(shù)為1，表明信號(hào)未衰減。圖3 波形在屏幕上的刻度值與圖4 上方數(shù)字值有如下關(guān)系： 刻度值＝（P/K）×數(shù)字值 磁感B 道的 刻度值＝ （10/10） × 20.55 ＝20.55v（峰－峰） 磁場(chǎng)H 道的 刻度值＝ （10/1） × 1.81 ＝18.1v（峰－峰） ⒉測(cè)試 ①輸入測(cè)試參數(shù)，見(jiàn)圖5、6、7。 用‘手指形’操作工具將‘磁芯參數(shù)’規(guī)定欄中的參數(shù)一一輸入，其中填充系數(shù)KF 是與磁性材料繞制的松緊程度或壓制中所滲粘合劑的多少有關(guān)，對(duì)於中國(guó)的非晶帶材KF 常取0.7，國(guó)外產(chǎn)品常取0.78—0.8。運(yùn)行程序后會(huì)得到磁芯的其他幾何參數(shù)如 圖 6 所示。 用‘手指形’操作工具將‘測(cè)試條件’規(guī)定欄中的參數(shù)一一輸入，其中匝數(shù)N 必需輸入。你選擇最大磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm 或最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm 作為你的測(cè)試條件都可以，在施加信號(hào)電壓的過(guò)程中圖 4上方的和會(huì)即時(shí)顯示，一旦滿足測(cè)試條件就立即按下按鈕，程序立即顯示各種結(jié)果，見(jiàn)圖1。 ② 進(jìn)行測(cè)試 為了準(zhǔn)確測(cè)量，本儀采用自動(dòng)‘多次平均’法（Multi Acq Averge）獲取數(shù)據(jù)，操作程序如上圖： ③ 標(biāo)定 為了能和國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外進(jìn)口儀器進(jìn)行比較，可以用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)校準(zhǔn)本儀器，要校準(zhǔn)的是記號(hào)為Kw，Ri 和Pc的參數(shù)，設(shè)巳知標(biāo)準(zhǔn)樣品的Bm，Hc及功率損耗Pc的值，同樣該樣品的其它幾何參數(shù)也己知，且測(cè)試條件為F＝100k，Hm＝80A/m。標(biāo)定步驟如下：將樣品繞線后也進(jìn)行相同條件F＝100k ，Hm＝80A/m 的測(cè)量（采樣點(diǎn)數(shù)2500，采樣率100×106），記下B 道電壓值VP-P，用下列公式計(jì)算Kw，將新的Kw 值置入Bm 修正框中： Kw＝ （2502×VP-P）/（10×Bm×N×Ae） Bm，N，Ae 均是標(biāo)準(zhǔn)樣品給定的參數(shù)： 另外一個(gè)參數(shù)是HC的修正參數(shù)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)量中記下H 道的電壓VP-P 用下列公式對(duì)Hc的系數(shù)Ri 進(jìn)行修正。 Ri ＝ （VP-P× N×1000）/（2×HC×Al） ，Al 是有效磁路長(zhǎng)度。 笫三個(gè)要標(biāo)定的參數(shù)是功率損耗PC 的修正系數(shù)，本儀器測(cè)量的是方波工作時(shí)磁芯的損耗，它比正弦波工作的損耗要小，要知道正弦波的損耗可以進(jìn)行標(biāo)定，通過(guò)對(duì)已知標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)量記下其功率損耗值PC（不論是PCV，PCm 或PC 均可）用下列公式算出‘變換系數(shù)Pc’。 ‘變換系數(shù)Pc’＝樣品原來(lái)給定的功率損耗PCm/現(xiàn)測(cè)的PCm。 將‘變換系數(shù)Pc’置入Pc 修正系數(shù)框中就完成了方波到正弦波的轉(zhuǎn)換系數(shù)測(cè)定。 了解與調(diào)試對(duì)象 ⒈ 首先閱讀一些LabVIEW 的基礎(chǔ)知識(shí)。 ⒉打開(kāi)交流B-H 曲線測(cè)試儀的測(cè)試軟件“B-H 中文版-2”，你會(huì)看見(jiàn)如下圖所示的屏幕圖象： [align=center] 圖8 圖9[/align]